圣路易斯华盛顿大学的研究人员近日在《焦耳》杂志上发表了一项创新成果，他们开发出一种结合电力和细菌的新方法，成功将二氧化碳转化为脂肪酸，这些脂肪酸最终可用于生产汽车的可再生柴油。这一新工艺不仅提高了转化效率，还显著减少了土地使用面积，为减缓气候变化提供了新途径。
研究人员通过整合电催化和生物转化技术，从二氧化碳中生产出用于生物柴油的脂质。他们首先通过模拟和代谢组学研究，揭示了C2+中间体利用中的生物能量和代谢极限，从而指导合成生物学设计，实现了还原剂平衡、更多的ATP生成、高效的脂质转化和更高的脂质产量。此外，他们还发现了乙醇和醋酸盐的特定比例，以实现共底物协同作用，支持双金属催化剂设计，提高了生物转化效率。
据悉，该新工艺的二氧化碳到脂质的转化效率达到了4.5%，比传统生物柴油生产效率高45倍，而所需土地面积不到从大豆生产生物柴油所需土地面积的3%。研究人员表示，这一成果得益于太阳能的高效利用和微生物脂质合成的长碳链产品，克服了电催化和生物转化的局限性。
根据美国能源信息署的数据，石化柴油占美国交通运输二氧化碳排放量的四分之一。用生物柴油替代传统柴油可以减少碳排放，而新工艺的推出将使得生物柴油的生产更加高效、环保。此外，该工艺在生产阶段产生的碳排放量远低于普通生物柴油，每生产一克生物柴油可减少1.57克二氧化碳，实现负排放。
研究人员强调，尽管生物燃料不是降低交通运输部门碳排放的完全答案，但它们是朝着正确方向迈出的重要一步。新工艺不仅可以将产生的部分二氧化碳再循环用于生产更多的生物柴油，而且只需占用大豆或玉米等作物生产生物燃料所需的一小部分耕地，这意味着有更多的土地可用于种植作物来养活人民。
展望未来，研究人员设想了一个电气化化学和燃料行业的未来，低成本的可再生或聚变电子将推动二氧化碳转化为我们所需的化学品、燃料和材料，实现碳循环经济。这一创新成果将为全球应对气候变化挑战提供新的解决方案。
